Imunologické mechanismy obrany proti infekcím Jiří Litzman

Faktory ovlivňující tíží klinických příznaků infekce Faktory mikroorganismu Dávka Virulence Cesta vstupu Faktory pacienta Integrita nespecifických bariér Kompetence specifického imunitního systému Genetické vlivy Primární nebo sekundární reakce Současná jiná infekce

Imunitní mechanismy obrany proti virovým infekcím Nespecifická imunita Interferony ( a a b) Přirození zabíječi (NK buňky) Receptorům podobné struktury v sekretech V některých případech též: Aktivace komplementového systému (EBV) Fagocytóza Specifická imunita Protilátky - neutralizace extracelulárních virů Tc lymfocyty - eliminace virem infikovaných buněk

Mechanismy protivirové imunity

Mechanismus účinku interferonu Virová nukleová kyselina Nové viriony Virus Protivirové proteiny blokují pomnožení viru v buňce Produkce interferonu Po vazbě na receptor interferon indukuje tvorbu protivirových proteinů

Mechanismy obrany virů proti imunitnímu systému Antigenní varianty antigenní drift - malé změny antigenní shift - výrazná změna antigenního složení Dlouhodobé přežívání v hostiteli Persistence viru (např. virus hepatitidy B) Virová latence - virový genom přežívá uvnitř buňky, nedochází však k expresi virových částic (např. virus herpes simplex) Transformace buňky Imunosupresivní působení viru

Imunosupresivní působení virů Postižení funkce T-lymfocytů: HIV, spalničky, CMV, HHV-6 Porucha prezentace antigenů: CMV (váže se na b-2 mikroglobulin), RSV - snížení exprese HLA-I antigenů Zásah do cytokinové sítě: EBV ( IL-10 - like faktor), Poxviry ( IL-1R, IFNgR- like proteiny, CMV ( IL-8R - like proteiny) Modulace apoptózy:- Adenoviry (inhibice TNFa-indukované apoptózy), CMV- (aktivuje inhibitory apoptózy), EBV (exprese bcl-2 - prevence apoptózy)

Postižení organismu způsobené imunitní reakcí na viry Autoimunitní fenomény: hemolytická anémie indukovaná EBV, autoimunitní hepatitis po infekci HBV. Imunokomplexové postižení: HBV, některé vaskulitidy. Tc - mediované postižení: spalničky (exantém), coxackie viry (myokarditida).

Mechanismy obrany proti bakteriálním infekcím Nespecifická imunita mechanické bariéry fagocytující buňky komplementový systém, klasická i alternativní cesta Specifická imunita protilátky - opsonizují, aktivují komplementový systém, neutralizují toxiny T-lymfocyty - zejména proti nitrobuněčným baktériím

Mechanismy ochrany baktérií proti imunitnímu systému Antifagocytární mechanismy: produkce toxinů, antifagocytární pouzdra Inhibice komplementového systému: M-protein Str. pyogenes, E. coli, N. meningitidis Antigenní varianty - Borrelia recurrentis Proteázy hydrolyzující IgA - Neisserie, Haemophilus spp. Sekvestrace v avaskulárních prostorech- Salmonella typhi ve žlučníku Intracelulární parazitismus L-formy baktérií

Poškození organismu způsobené imunitní reakcí proti baktériím Indukce autoimunity Zkřížená reaktivita bakteriálních a tělových antigenů - revmatická horečka II. typ přecitlivělosti - autoimunitní hemolytická anémie při mykoplasmové infekci HSP - indukce RA mykobaktériemi? Superantigeny (Streptokoky, Stafylokoky) Imunokomplexové postižení IV. typ přecitlivělosti - kavitace při TBC

Aktivace TCR antigenem a superantigenem APC MHC-II β α β α Antigen Superantigen α β α β TRC T cell Aktivační signál Aktivační signál

Imunita proti mykotickým infekcím Většinou se jedná pouze o oportunní patogeny, hluboké mykózy se objevují pouze u výrazně imunodeficitních pacientů. Uplatňuje se zejména správná funkce fagocytujících buněk a T-lymfocytů. Protilátky jsou tvořeny, jejich průkaz může mít diagnostický význam. Nemají ale větší protektivní význam.

Imunita proti parazitárním infekcím Mechanismy se obvykle výrazně liší podle typu parazita. Často nevedou k úplné eliminaci parazita ale ke vzniku premunity – stavu, kdy parazit perzistuje, ale je zabráněno progresi a nové infekci. Důležitou roli hraje IgE a eozinofilní granulocyty.

Možnosti ovlivnění imunitní reaktivity

Základní imunomodulační přístupy Imunosuprese: antigen-nespecifické snížení imunitní reaktivity Imunopotenciace, imunostimulace: antigen-nespecifické zvýšení imunitní reaktivity Indukce imunitní tolerance: vyvolání Ag- specifické neodpovídavosti Vakcinace: indukce antigen specifické imunitní odpovědi a paměti

Imunizace Aktivní Pasivní

Aktivní imunizace

Discovery of small pox vaccine Edward Jenner In 1798, Jenner introduced 1st vaccination (vacca: cow) following his experimentation with isolates of cow pox virus from ‘Blossom’. Discovery of small pox vaccine

Primární a sekundární imunitní odpověď Secondary antibody response Primary antibody response IgM IgG First exporsure Serum antibody titers Weeks Second exposure to antigen

Autran B., et al.: Science 2004; 305: 205-208

Vliv očkování na výskyt infekčních onemocnění v USA

„Klasické“ vakcíny Atenuované mikroby: spalničky, zarděnky, příušnice, rotaviry, varicella, BCG (proti TBC), poliomyelitis (Sabinova), cholera, žlutá zimnice Inaktivované mikroorganismy: poliomyelitis (Salkova), vzteklina, hepatitis A, klíšťová encefalitida, cholera,mor, dříve pertusse, Toxoidy: tetanus, záškrt

„Moderní“ vakcíny Podjednotkové :chřipková, pertusse Polysacharidové: Heamophilus influenzae B (konjugovaná), Meningococcus (skupina A a C, konjugované i nekonjugované ), Pneumococcus (konjugovaná i nekonjugovaná) Rekombinantní: hepatitis B Virus-like particles (neobsahují DNA): papilomaviry

Protichřipkové vakcíny Štěpené - split - vakcíny: vyrobeny z inaktivovaných virionů, odstraněny lipidy virového obalu Subjednotkové – obsahují pouze hemaglutinin a neuraminidázu

„Budoucí (?)“ vakcíny Syntetické polypeptidy (chemicky definované, event. konjugované s proteinovým nosičem) DNA vakcíny (gen, kódující antigen umístěn do bakteriálního plasmidu) Vektorové vakcíny (vektorem jsou především poxviry, ptačí poxviry, adenovirus, S. typhi a další, kromě antigenů mohou kódovat i cytokiny, např. IL-2) Antigeny vnesené do potravin (banány, brambory) Antiidiotypové protilátky

DNA-vakcíny intraepidermální -„gene gun“ slizniční Úsek DNA kódující příslušný antigen je vpraven s vhodným promotorem do bakteriálního plasmidu. Aplikace intramuskulární, intraepidermální -„gene gun“ slizniční Antigen se vytváří in vivo a indukuje jak protilátkovou, tak celulární imunitní reakci

Pasivní imunizace Principem je dodání specifických protilátek chránících proti rozvoji onemocnění nebo léčících onemocnění. Je používána zejména u infekčních chorob nebo onemocnění způsobených toxiny. Účinek je „okamžitý“ ale krátkodobý. Nedochází ke vzniku specifické imunitní paměti.

Antiséra používaná v lidské medicíně Antibakteriální: tetanus (liské), botulismus (koňské), antigangrenózní (koňské), záškrt (koňské) Protivirová: hepatitida B (lidské), vzteklina (koňské), varicella-zoster (lidské), CMV (lidské), klíšťová encefalitida (lidské), hepatitida A, spalničky a jiné virózy (nespecifický lidský imunoglobulin) Proti hadím a pavoučím jedům (koňská) Anti Rh (lidské)

Nespecifické imunoglobulinové preparáty Extrakcí etanolem je možno ze séra získat imunoglobulinou frakci – jako 16% roztok je používán jako „normální imunoglobulin“. Obsahuje zejména IgG, stopy dalších tříd jsou terapeuticky zanedbatelné. Další manipulací (odstranění polymerů IgG) je možno získat deriváty k intravenóznímu podání Nově jsou používány i imunoglobuliny pro subkutánní léčbu.

Využití nespecifických imunoglobulinových derivátů Substituce defektní tvorby protilátek u nemocných s primárními nebo sekundárními hypogamaglobulinémiemi. Vždy se jedná o substituci IgG! Ostatní třídy imunoglobulinů nejsou v používaných preparátech v terapeuticky významných koncentracích přítomny. Vysoké dávky intravenózních preparátů se používají jako protizánětlivá a imunosupresívní léčba u závažných autoimunitních chorob. Nespecifické imunoglobulinové preparáty se někdy využívají jako profylaxe infekčních chorob (hepatitis A).

Imunosupresivní léčba Antigen-nespecifické snížení imunitní odpovídavosti. Indikována především u autoimunitních chorob, vaskulitid a u pacientů po transplantacích. Výjimečně používána u těžkých alergických chorob nebo u onemocnění způsobených nadměrnou aktivací T-lymfocytů (psoriáza). Léčba vždy vede k sekundárnímu imunodeficitu - náchylnosti k infekcím a častějšímu výskytu malignit, zejména lymfatického systému. Ke snížení výskytu vedlejších reakcí se obvykle používá kombinovaná léčba.

Antiproliferativní imunosupresiva Antagonisté kyseliny listové - metotrexat Alkylační látky - cyklofosfamid Purinové analogy- azathoiprin Inhibitory inosinmonofosfát dehydrogenázy - mykofenolát mofetil

Imunusupresiva zasahující do metabolismu IL-2 Kalcineurinové inhibitory: Blokují funkci Ca 2+-dependentního kalcineurinu, tím blokují aktivaci NF-AT. Nedojde k derepresi genu pro IL-2. Cyklosporin A- vazba na cyklofilin Tacrolimus vazba na FK 506 BF Sirolimus (Rapamycin) - blokuje přenos signálu z IL-2, též se váže na FK 506 BF.

Glukokortikoidy jako imunosupresiva Imunosupresivně působí především vysoké dávky (0,5-1 mg Prednisonu/kg/den). Nižší dávky mají pouze protizánětlivý efekt. Mechanismy účinky: Snížená produkce cytokinů (IL-1, TNF-a, IL-2) Snížení exprese adhezivních molekul Inhibice exprese HLA-II Inhibice fosfolipázy A2 v granulocytech - blok tvorby metabolitů kyseliny arachidonové. Vedlejší činky: redistribuce tuku, vznik vředové choroby, steroidní diabetes, hypertenze, poruchy růstu dětí, hypokalémie, osteoporóza, katarakta, psychózy....

Využití monoklonálních protilátek v léčbě autoimunitních a zánětlivých chorob Imnosupresivní léčba: Anti-CD3 (dnes už zřídla) Anti-CD20 Anti-CD52 Protizánětlivá léčba Blokáda prozánětlivých cytokinů: Anti –TNF-a, IL-6, IL-1 Blokáda adhezivních molekul: Anti-integrin a4b1 (léčba roztroušené mozkomíšní sklerózy) Anti-CD11a (léčba psoriázy) Protialergická léčba anti-IgE

Imunopotenciační léky Imunostimulací cytokiny – hlavně IL-2, IFN-a,g Syntetické imunomodulátory: levamisol inosiplex Thymové hormony Dialyzát lidských leukocytů („transfer faktor“) Bakteriální „imunomodulátory“: Ribomunyl, Broncho-vaxom… Mnoho dalších „potravinových doplňků“, kterým ale chybí klinický průkaz účinnosti